Синергетическая парадигма: основные характеристики

Не разбирая систему на части и не сводя ее к функционированию на макроуровне, синергетика пытается понять взаимодействие между микро- и макроуровнем, понять взаимодействие между частью и целым. Г. Хакен проводит сопоставление между традиционным описанием сложных систем и синергетическим описанием. Единицей описания в традиционном подходе является отдельный элемент рассматриваемой системы, например, клетка, нейрон, компьютер. Единица описания в синергетике - это сеть, состоящая их клеток, нейронов, компьютеров. Если в обычном описании свойства приписываются индивидуальному объекту, в синергетике - ансамблям, множествам объектов. То есть за результат работы, за способность быть наделенными теми или иными свойствами, отвечают не отдельные элементы системы, а их коллективные взаимодействия, согласованности, синхронизации, когерентности. Если в традиционном подходе описание качеств системы явно или неявно опирается на принцип локализации, то синергетика, как и квантовая механика существенно нелокальна.

Герман Хакен полагает, что синергетику можно рассматривать как самую развитую теорию самоорганизации. Самоорганизация рождается самой системой в результате потери устойчивости некоторого состояния как некоторый, обобщенно понимаемый фазовый переход, это, по мнению Г. Хакена, самое главное в синергетике. Какие цели ставит перед собой синергетика как наука? Как известно, сложные системы состоят из очень многих деталей, что порождает возможности очень сложного взаимодействия между деталями. Это взаимодействие изучается, во-первых, методом редукционизма, низводящим функционирование системы к микроуровням, к деталям, во-вторых, методом макрохолизма, описывающим поведение системы в целом, на макроуровне. Г. Хакен определяет синергетику как мост между двумя этими подходами.

Синергетика у Германа Хакена предстает как конкретно-научная дисциплина, но область явлений, рассматриваемых синергетикой, не вещна, а принадлежит к классу отношений. Это позволяет рассматривать ее по аналогии с математикой как язык науки. Синергетика изучает взаимосвязи, процессы самоорганизации. Предмет синергетики - это реальность, но реальность, имеющая другой модус существования, это реальность взаимосвязей.

Другой творец синергетики - И. Р. Пригожин акцентирует внимание на проблеме необратимости, на возможности в рамках синергетики рассмотреть, как организуется порядок из хаоса. И. Р. Пригожин именно эту ситуацию инициирует в своих работах. Синергетика дает качественно новое представление о хаосе. Хаос в синергетике рассматривается в эволюционном ключе: не как последняя стадия в развитии систем, а как источник нового порядка. Осмысление того, что хаос может быть источником порядка, что случайность - не только следствие простого непонимания, а может быть имманентным свойством развивающейся структуры, имело самые существенные следствия. Заметную роль стало играть представление о хаосе, который в сильно неравновесных системах может стать источником порядка.

Благодаря Эмпедоклу, "хоровод" Вселенной в античности воспринимался как движущийся от хаоса к космосу. Термодинамика рисовала прямо противоположный процесс: космос стремится к состоянию равновесного теплового хаоса. Но термодинамика вышла за рамки механистической исследовательской программы. Все попытки дать чисто механическую трактовку необратимости оказались безрезультатны, была выявлена ограниченность механической исследовательской программы, и на смену ей пришла статистическая физика.

Термодинамика стала функционировать в ранге фундаментальной теории в рамках новой исследовательской программы, в рамках статистической физики. В синергетике физическое представление о хаосе, о вакууме настолько изменилось, что потребовало иных представлений о пространстве: пространство взаимодействует с материальными объектами и искривляется вблизи гравитирующих масс. Гравитационное поле выступает как искривление четырехмерного пространства-времени, а в геометродинамике пустое искривление пространства сложной топологии порождает все многообразие материального мира.

Еще один аспект существенного изменения наших представлений о пространстве заключается в том, что если в классической физике вакуум - пустое пространство, то в современной физике микромира вакуум предстает как совокупность виртуальных состояний, как море виртуальных пар с бесконечной плотностью энергии. Современная теория поля выяснила, что существует множество вакуумов, которые реализуются с помощью спонтанного нарушения симметрии. Это привносит порядок в природу, т.е. элементарные частицы оказываются продуктом самоорганизации физического вакуума.

Элементарные частицы, как мы теперь знаем, представляют собой сложные объекты, способные рождаться и претерпевать распады. Если в физике и химии и существует где-то простота, то заведомо не в микроскопических объектах. А коль скоро мы утрачиваем веру в простоту микроскопического, у нас не остается иного выхода, как должным образом вновь включить время. Так И. Р. Пригожин подводит к главным утверждениям концепции самоорганизации. В книгах "Время. Хаос. Квант" и "Порядок из хаоса", написанных в соавторстве с И. Стенгерс, сформулированы следующие важные тезисы: необратимые процессы реальны также, как и обратимые; необратимые процессы играют существенную конструктивную роль в физическом мире, будучи основой когерентных процессов самоорганизации, с особой отчетливостью проявляющихся на биологическом уровне; и третье, необратимость глубоко связана с динамикой. Необратимость - это не некоторое дополнительное приближение, вводимое в законы термодинамики в ее более широкой формулировке. Явление необратимости - это самый важный вклад термодинамики в естествознание.

Малое воздействие на диссипативные системы, показывает И. Р. Пригожин, способно привести к флуктуации, и система не вернется в прежнее состояние. Для классической механики было привычным представление о том, что следствие б о льшего воздействия, как правило, оказывается более значительным. Чтобы тело переместилось на большее расстояние, к нему нужно приложить большую силу. Чем сильнее воздействие, тем эффективнее результат этого воздействия. В синергетике через явление необратимости меняется само это представление: оказывается, что и малое воздействие на диссипативную систему может привести ее в новое состояние, причем, оно принципиально непредсказуемо. В синергетике рождается новое статистическое видение мира, связанное с нелинейностью, имманентной случайностью.

Традиционно случайное понимается как отсутствие закономерности. При описании динамики диссипативных систем случайность стала рассматриваться как близкая по смыслу таким понятиям, как независимость, неоднородность, спонтанность, свобода, неопределенность, хаотичность. "Царством случайности" называют И. Р. Пригожин и И. Стенгерс состояние неустойчивости системы в точках бифуркации - точках, где система теряет устойчивость, и происходит ветвление эволюционного пути. "...Вблизи точек бифуркации, - пишут авторы, - в системах наблюдаются значительные флуктуации. Такие системы как бы "колеблются" перед выбором одного или нескольких путей эволюции... Небольшая флуктуация может послужить началом эволюции в совершенно новом направлении, которое резко изменит все поведение макроскопической системы" [13].

Случайность выступает как самостоятельное начало, как имманентное свойство нелинейного мира. Диссипативные процессы, рассеяние есть проявление хаоса, существующего на микроуровне. Поэтому хаос может быть воспринят не как разрушающая сила, а как сила, "выводящая на аттрактор", как фактор самоструктурирования нового порядка. Корреспондент и редактор газеты "Нью-таймс" по отделу науки в своей книге "Хаос: Создавая новую науку" пишет о происходящем становлении новой науки - науки о хаосе, требующей выработки нового научного мышления. Теория относительности изгнала иллюзию абсолютных пространства и времени, квантовая теория - иллюзию абсолютно точного времени, современная концепция хаоса полностью изгоняет лапласовский идеал предсказуемости поведения классических макроскопических систем [14]. Открытие динамического хаоса положило начало науке о хаосе, как науки о процессах, а не о состояниях.

Современные эволюционные взгляды исходят из признания сильнейшей неравновесности в развитии материального мира, начиная от Большого взрыва и кончая процессами социально-экономическими и духовно-нравственными. Эволюционный процесс берет свое начало не просто с хаотического состояния, а является продолжением других эволюционных процессов. Хаос как объект постнеклассической науки есть типичное явление, он присутствует всюду. Хаос - это новый тип порядка, который раньше не видели, воспринимали как тепловой шум, а теперь стали видеть везде. Результатом такого гештальт-переключения в мышлении, в видении реальности стало формирование новых компьютерных технологий, где информация представляется в виде графического образа, открывается новый мир структур.

Динамический хаос как бы открывает системность внешнего мира, обеспечивая возможность получения информации о целом. Это называют коммуникативной функцией хаоса. Эволюция в этом контексте есть спонтанное структурирование систем. Синергетика позволяет понять разрушение как креативный принцип. Синергетическая ситуация предстает как эволюционная игра, в которой ничто не предопределено, кроме общих правил самой игры. Эти правила суть эволюционные запреты. Учитывая универсализм синергетической ситуации и экстраполируя в социальную сферу вышеприведенные заключения, можно прийти к выводам такого порядка как: "Не субъект дает рецепты и управляет нелинейной ситуацией, а сама нелинейная ситуация, будь то природная, ситуация общения с другим человеком или самим собой, как-то разрешается и в том числе строит самого субъекта. Нелинейное, творческое отношение к миру, таким образом, означает открытие возможности сделать себя творимым. Позволить нелинейной ситуации или другому человеку влиять на себя. Строить себя от другого. Похожий принцип находим в поэтическом государстве Поля Валери: "Творец - это тот, кто творим" [15].

Третья важнейшая характеристика синергетической парадигмы связана с нелинейностью. Нелинейность в математическом смысле означает наличие более одного решения при одинаковых условиях. Физический смысл нелинейности в том, что имеется множество путей эволюции системы, выбор эволюционного пути выглядит спонтанным. Случайность в общем виде рассматривается как отсутствие закономерности или же как нечто ей противоположное. Бифуркационная модель демонстрирует, что на уровне результата (скажем, большие следствия) нет непосредственных равновеликих, равнозначимых причин, его обуславливающих. В бифуркационной модели случайность выступает как следствие весьма сложного, запутанного, опосредованного многими факторами действия множества причин.

Нелинейный характер взаимодействий раскрывает, как возможна подобная опосредованность. Когда система развивается нелинейным образом, она может пойти по разным путям, примечательно, что система запоминает свой эволюционный путь развития. Линейность предполагает обратимость процессов, т.е. если вернуть систему в прежние условия, она повторит тот же путь. Нелинейные процессы будут возвращаться своим путем, а из начальных - идти по-разному. Диссипативная система как бы живет в каждый момент времени, проявляя спонтанность. Казалось бы, пространственно мы систему возвращаем в то же состояние, но система изменилась, подобно тому, как меняется человек в течение жизни, при этом нужно помнить, что диссипативная система по своему субстрату может быть разной: живой организм, общество, толпа, газ, пожар и т.д.

Среди особенностей феномена нелинейности исследователи выделяют следующие [16]. Во-первых, это то, что благодаря нелинейности, имеет силу важнейший принцип "развертывания малого", или принцип "усиления флуктуаций". При определенных условиях нелинейность может усиливать флуктуации, делать малое отличие большим. Во-вторых, определенные классы нелинейных систем демонстрируют так называемый порог чувствительности, ниже которого все внешние воздействия стираются, выше - многократно усиливаются. В-третьих, нелинейность порождает своего рода квантовый эффект - дискретность путей эволюции. В нелинейной среде возможен не любой путь развития, а лишь определенный набор этих путей, определенный спектр устойчивых состояний.

Идея случайности существенно опирается на то, что причины не всегда могут быть разумно соотнесены со своими следствиями, что во взаимосвязях в материальном мире существует своего рода иррациональные, несоизмеримые элементы, однако это не означает, что случай беспричинен. В точках бифуркации случайность становится ответственной за перемены глобальных масштабов, и конструктивная роль случайности здесь неизмеримо возрастает, соответственно меняются основания ее включения в ход созидательных процессов. Описание сложной системы на основе методов самоорганизации процессов дистанцируется от траекторного подхода и, соответственно, от классического детерминизма.